《宽带接入技术 教学课件 ppt 作者 毛京丽 胡怡红 张勖 29766-第4章 以太网接入技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带接入技术 教学课件 ppt 作者 毛京丽 胡怡红 张勖 29766-第4章 以太网接入技术（141页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 以太网接入技术, 本章介绍以太网接入技术，主要内容包括： 以太网技术基础 以太网接入技术的基本概念 以太网接入技术的管理,4.1 以太网技术基础,4.1.1 传统以太网 1、传统以太网的概念 以太网(Ethernet)是总线形局域网的一种典型应用，它是美国施乐(Xerox)公司于1975年研制成功的。, 传统以太网具有以下典型的特征： 采用灵活的无连接的工作方式； 采用曼彻斯特编码作为线路传输码型； 传统以太网属于共享式局域网，即传输介质作为各站点共享的资源； 共享式局域网要进行介质访问控制，以太网的介质访问控制方式为载波监听和冲突检测(CSMA/CD)技术。,2、CSMA/CD技术,
2、（1）CSMA/CD控制方法 CSMA代表载波监听多路访问。 它是“先听后发”， CD表示冲突检测，即“边发边听”。, 归纳起来CSMA/CD的控制方法为： 一个站要发送信息，首先对总线进行监听，看介质上是否有其他站发送的信息存在。 如果介质是空闲的，则可以发送信息。,在发送信息帧的同时，继续监听总线，即“边发边听”。 当检测到有冲突发生时，便立即停止发送，并发出报警信号，告知其他各工作站已发生冲突，防止它们再发送新的信息介入冲突（此措施称为强化冲突）。, 若发送完成后，尚未检测到冲突，则发送成功。,检测到冲突的站发出报警信号后，退让一段随机时间，然后再试。,（2）争用期, 电磁波在信道中传输
3、时是要经历一段时间的，设总线上单程端到端传播时延为。 以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。,（3）数据帧的最短帧长, 某个站正在发送时产生冲突而中断发送的帧称为冲突的帧，它们都是很短的帧。 冲突的帧是无效帧，在接收端应该被丢弃。, 为了能辨认哪些是发生冲突而应丢弃的短帧和哪些是真正有用的短帧，且尽量简化处理，所以规定了合法数据帧的最短帧长。 因为发送数据的站最长经过争用期这段时间即可检测到碰撞，所以合法数据帧的最短帧长则应是争用期时间2内所发送的比特（或字节）数。, 例4-1 假定 长的CSMA/CD网络的数据率为 ，信号在网络上的传播速率为 ，求能够使用此协议的最短帧长。,答：信
4、号在网络上的传播时间为 争用期时间为 在争用期内可发送的比特数即是最短帧长，为,3、CSMA/CD总线网的特点,（1）竞争总线 （2）冲突显著减少 （3）轻负荷有效 （4）广播式通信 （5）发送的不确定性 （6）总线结构和MAC规程简单,4、以太网标准,（1）局域网参考模型,物理层, 物理层主要的功能为： 负责比特流的曼彻斯特编码与译码(局域网一般采用曼彻斯特码传输)； 为进行同步用的前同步码的产生与去除； 比特流的传输与接收。,数据链路层, 局域网的数据链路层划分为两个子层，即：介质访问控制或媒体接入控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层。, 媒体接入控制(MAC)子层数据链路层中与媒体接入
5、有关的部分都集中在MAC子层，MAC子层主要负责介质访问控制，其具体功能为：将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，即帧拆卸)、比特差错检测和寻址等。, 逻辑链路控制(LLC)子层数据链路层中与媒体接入无关的部分都集中在LLC子层，LLC子层的主要功能有：建立和释放逻辑链路层的逻辑连接、提供与高层的接口、差错控制及给帧加上序号等。, 不同类型的局域网，其LLC子层协议都是相同的，所以说局域网对LLC子层是透明的。,（2）以太网标准, 局域网所采用的标准是IEEE 802标准。 其中，IEEE 8022是有关LLC子层的协议，IEEE 8023是以太网MAC子层和物理层标准。,
6、5、以太网的MAC子层协议,（1）以太网的MAC子层功能 数据封装和解封 介质访问管理,（2）MAC地址（硬件地址）, IEEE 802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址，即MAC地址（MAC帧的地址），它是指局域网上的每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址，所以也叫硬件地址或物理地址。, MAC地址的前3个字节由IEEE的注册管理委员会RAC负责分配，凡是生产局域网网卡的厂家都必须向IEEE的RAC购买由这三个字节构成的一个号（即地址块）这个号的正式名称是机构唯一标识符OUI。, 地址字段的后3个字节由厂家自行指派，称为扩展标识符。 一个地址块可生成224个不同的地址。,（3
7、）MAC帧格式, 目前以太网有两个标准：IEEE802.3标准和DIX Ethernet V2标准。 DIX Ethernet V2标准的链路层不再设LLC子层，TCP/IP体系一般使用DIX Ethernet V2标准。 以太网MAC帧格式有两种标准：IEEE的802.3标准和DIX Ethernet V2标准。,IEEE 8023标准规定的MAC子层帧结构, IEEE 8023标准规定的MAC子层帧结构如图4-5所示。, 各字段的作用为： 地址字段地址字段包括目的MAC地址字段和源MAC地址字段，都是6个字节。 数据长度字段数据长度字段是2字节，它以字节为单位指出后面的数据字段长度。, 数
8、据字段与填充字段(PAD)数据字段就是LLC子层交下来的LLC帧，其长度是可变的，但最短为46字节，最长为1500字节。 MAC帧的首部和尾部共18字节，所以此时整个MAC帧的长度为1518字节。,DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式, TCP/IP体系经常使用DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式，此时局域网参考模型中的链路层不再划分LLC子层，即链路层只有MAC子层。 DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式如图4-6所示。, DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式由5个字段组成，它与IEEE 802.3标准的MAC帧格式除了类型字段以外，其他各字段
9、的作用相同。 类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。,6、10 BASE-T 以太网, IEEE通过10 BASE-T的标准是IEEE 802.3i。 （1）10 BASE-T以太网的拓扑结构, 图中的集线器为一般集线器（简称集线器），它就像一个多端口转发器，每个端口都具有发送和接收数据的能力。 但一个时间只允许接收来自一个端口的数据，可以向所有其它端口转发。, 当每个端口收到终端发来的数据时，就转发到所有其它端口，在转发数据之前，每个端口都对它进行再生、整形，并重新定时。 集线器往往含有中继器的功能，它工作在物理层。, 10 BASE-T以
10、太网几个要点： 10 BASE-T使用两对无屏蔽双绞线，一对线发送数据，另一对线接收数据。 集线器与站点之间的最大距离为100m。 一个集线器所连的站点最多可以有30个(实际目前只能达24个)。, 可以把多个集线器连成多级星形结构的网络，这样就可以使更多的工作站连接成一个较大的局域网。 10 BASE-T一般最多允许有4个中继器（中继器的功能往往含在集线器里）级联。, 若图4-7中的集线器改为交换集线器，此以太网则为交换式以太网。,（2）10 BASE-T以太网的组成, 10 BASE-T以太网的组成有：集线器、工作站、服务器、网卡、中继器和双绞线等。,4.1.2 高速以太网,1、100 BA
11、SE-T快速以太网 （1）100 BASE-T的特点 传输速率高 沿用了10 BASE-T的MAC协议 可以采用共享式或交换式连接方式,适应性强 经济性好 网络范围变小,（2）100 BASE-T的标准, 100 BASE-T快速以太网的标准为IEEE 8023u，是现有以太网IEEE 8023标准的扩展。,MAC子层, 100 BASE-T快速以太网的MAC子层标准与8023的MAC子层标准相同。 所以，100 BASE-T的帧格式、帧携带的数据量、介质访问控制机制、差错控制方式及信息管理等，均与10 BASE-T的相同。,物理层标准, IEEE 8023u规定了100 BASE-T的四种物
12、理层标准。 （a）100 BASE-TX 100 BASE-TX是使用2对5类非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）的快速以太网。,(b)100 BASE-FX, 100 BASE-FX是使用光缆作为传输介质的快速以太网。,(c)100 BASE-T4, 100 BASE-T4是使用4对3、4或5类UTP的快速以太网。,(d)100 BASE-T2, 100 BASE-T2是使用2对3、4或5类UTP的快速以太网。,(3)100 BASE-T快速以太网的组成, 快速以太网和一般以太网的组成是相同的，即由工作站、网卡、集线器、中继器、传输介质及服务器等组成。,(4)100 BASE-T快速
13、以太网的拓扑结构, 100 BASE-T快速以太网基本保持了10 BASE-T 以太网的网络拓扑结构，即所有的站点都连到集线器上，在一个网络中最多允许有两个中继器。,2、千兆位以太网,（1）千兆位以太网的要点 千兆位以太网的标准为IEEE 8023z标准。,千兆位以太网的运行速度比1O0Mbit/s快速以太网快10倍，可提供1Gbit/s的基本带宽。 千兆位以太网采用星形拓扑结构。,千兆位以太网使用和10Mbit/s、 100Mbit/s以太网同样的以太网帧，与10 BASE-T和100 BASE-T技术向后兼容。 当工作在半双工(共享介质)模式下，它使用和其他半双工以太网相同的CSMA/CD
14、介质访问控制机制。,支持全双工操作模式。 千兆位以太网允许使用单个中继器。,（2）千兆位以太网的物理层标准, 千兆位以太网的物理层标准有四种： 1000 BASE-LX（IEEE 8023z标准） “LX”中的“L代表“长(Long)”，因此它也被称为长波激光(LWL)光纤网段。,1000 BASE-SX（IEEE 8023z标准）, “SX”中的“S”代表“短(Short)”，因此它也被称为短波激光(SWL)光纤网段。,1000 BASE-CX（IEEE 8023z标准）, 1000 BASE-CX网段由一根基于高质量STP的短跳接电缆组成，电缆段最长为25m。,1000 BASE-T（IE
15、EE 8023ab标准）, 1000 BASE-T使用4对5类UTP，电缆最长为100m。,3、10Gbit/s以太网, 10Gbit/s以太网的标准是802.3ae标准。 （1）10Gbit/s以太网的特点 数据传输速率是10Gbit/s。 传输介质为多模或单模光纤。,10Gbit/s以太网使用与10Mbit/s，100Mbit/s和1Gbit/s以太网完全相同的帧格式。,线路信号码型采用8B/10B和MB810两种类型编码。 10Gbit/s以太网只工作在全双工方式，显然没有争用问题，也就不必使用CSMA/CD协议。,（2）10Gbit/s以太网的物理层标准, 吉比特以太网的物理层标准包括局域网物理层标准和广域网物理层标准。,局域网物理层标准（LAN PHY）, 10000 BASE-ER 10000 BASE-ER的传输介质是波长为1550nm的单模光纤，最大网段长度为10km。 10000 BASE-LR 10000 BASE-LR的传输介质是波长为1310nm的单模光纤，最大网段长度为10km。, 10
